Verfahren zur Herstellung von in kaltem Wasser quellbaren oder löslichen Stärkederivaten
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von in kaltem Wasser quellbaren oder löslichen Stärkederivaten.
Es ist bekannt, dass Stärke und Stärkederivate dadurch in kaltem Wasser quellbar gemacht werden können, dass die Stärke bzw. Stärkederivate durch technische Vorrichtungen zum Gelieren gebracht, durch die gleichmässige Anwendung von Druck in dünne Schichten geformt und bei erhöhten Temperaturen getrocknet werden, die im allgemeinen weit über der Gelierungstemperatur von Stärke oder Stärkederivaten liegen. Die zu diesem Zweck verwendeten sogenannten Walzentrockner habein eine geringe Leistungsfähigkeit und einen hohen. Verbrauch an Dampf oder Strom.
Es ist des weiteren bekannt, dass Stärke e durch Zerkleinern der Stärketeilchen in zu diesem Zweck geeigneten Mühlen oder ausschliesslich durch die Anwendung von Druck und Temperatur quellbar gemacht werden kann. Hierbei handelt es sich jedoch nur um Stärke oder zersetzte Stärke, nicht aber um Stärkederivate.
Das erfindungsgemässe Verfahren zeichnet sich nun dadurch aus, dass die Stärkekörnchen von mit oxydativen, sauren, veresternden oder veräthernden Reagenzien behandelter nativer Stärke, die in kaltem Wasser weder quellbar noch löslich und im Mikroskop noch erkennbar sind, unter Reiben unter Druck in einer Wälzmühle zu grösseren, in kaltem Wasser quellbaren oder löslichen Teilchen vereinigt werden.
Durch anschliessendes Absieben und Vermahlen kann die gewünschte Teilchengrösse erhalten und etwa unerwünschte Teilchen in das Verfahren zu rückgegeben werden.
Die Säurebehandlung der nativen Stärke kann in Suspension, entweder in kaltem Wasser oder bei erhöhten Temperaturen, und die Oxydation mit Hypochloriten, Peroxyden oder Persalzen zu den Derivaten erfolgen, die in kaltem Wasser weder quellbar noch löslich sind und z. B. unveränderte Kornstruktur der urspünglichen, unbehandelten Stärke beibehalten haben.
Die Ausgangsstoffe werden, wie gesagt, unter Druck und gleichzeitigem Reiben in einer Wälzmühle behandelt. Anscheinend besteht ein enger Zusammenhang zwischen Reibung, Druck, Temperatur und der während der Behandlung vorliegenden Feuchtigkeitsmenge.
Die mit diesen vier Faktoren möglichen Variationsmöglichkeiten sind sehr gross und allgemeine Regeln lassen sich nur schwer aufstellen.
Vorzugsweise werden daher Wälzmühlen verwendet, in. denen neben der Variation des Druckes auch ein variables Reiben erzielt werden kann, z. B. Kollermühlen oder Wälzmühlen mit entsprechender Wirkung. Bei Kollermühlen mit drehbaren oder besten Böden sind drei Veränderliche vorhanden, mit denen die gewünschte Wirkung erzielt werden kann: 1. die Rotationsgeschwindgkeit, 2. der Druck der Walzen und 3. der Schlupf der Walzen in bezug auf die Böden.
Wenn die zu behandelnden Stärkederivate mehr Feuchtigkeit enthalten, müssen andere Verfahrensbedingungen angewendet werden, als wenn weniger Feuchtigkeit vorliegt. Ausserdem können die einen Derivate mehr Feuchtigkeit während der Behandlung ertragen als andere.
Die Verfahrensbedingungen, die auf Grund von vorhergehenden Versuchen festgestellt werden können, sind also abhängig von der Herstellungsart des Ausgangsstoffes.
Mit wenigen Ausnahmen werden normalerweise diese erfindungsgemäss verwendeten Ausgangspro dukte vor deren Verwendung gekocht Hierbei tritt meistens eine wesentliche und nachteilige Veränderung in der Viskosität während des Abkühlens ein.
Demgegenüber weisen die erfindungsgemäss erhaltenen Stärkederivate keine oder nur eine sehr geringe Viskositätsänderung auf, wenn sie nach dem Lösen in kaltem Wasser oder nach dem Aufquellen und/oder Gelieren längere Zeit aufbewahrt werden. Hierdurch wird ihre industrielle Verwendung wesentlich erleichtert.
Aus den angegebenen Gründen ist eine Temperaturerhöhung auch während dem erfindungsgemässen Verfahren nachteilig, obgleich andererseits dadurch die Umwandlung der Stärkederivate zu in kaltem Wasser löslichen oder quellbaren Produkten gefördert wird.
Im allgemeinen üben Temperaturerhöhungen ebenso wie grössere Feuchtigkeitsmengen eine katalytische Wirkung aus, letztere sind jedoch in Verbindung mit der Temperatur begrenzt.
Temperaturen über dem Gelierungspunkt der Stärkederivate bei einem Feuchtigkeitsgehalt von z. B. mehr als 50 % sollten nicht angewendet werden, da sonst die Stärkederivate gelieren können. Hierdurch würde die mechanische Behandlung des Zerreibens der Stärkederivatkügelchen unter grösserem oder geringerem Druck in dem vorhandenen Wasser, auf Grund dessen ein beginnendes Lösen oder Aufquellen im Wasser stattfinden kann, sehr erschwert.
Beispiel 1 :
300 g mit Natriumhypochlorit oxydierte Kartoffelstärke mit intakter Kornstruktur, die in kaltem Wasser weder quellbar noch löslich ist und 20 % Feuchtigkeit enthält, werden 3 Stunden in einem Porzellangefäss mit einem Fassungsvermögen von 5 Litern behandelt, das mit einer bleigefüllten Stahlwalze von etwa 10 kg versehen ist, die etwa 175 Umdre hungen pro Minute ausführt. Nach Beendigung dieser Behandlung lassen sich etwa 120 g oder 40 % nicht mehr durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,25 mm hindurchgehen, während das gesamte Ausgangsprodukt durch diese Maschenweite hindurch- geht. Das grobe Produkt kann in kaltem Wasser in einer Konzentration von 25 %, bezogen auf das absolute Trockengewicht, gelöst werden.
Diese Lösung ist noch nach zwei Wochen flüssig, während ein gekochtes Produkt aus dem nicht behandelten Material schon nach 24 Stunden ein festes Gel bildet.
Beispiel 2:
In der Vorrichtung des Beispiels 1 werden 300 g Kartoffelstärke, die vorher mit 90 g 30 % igem Wasserstoffperoxyd oxydiert wurde, die ursprüngliche Kornstruktur beibehalten hat und in kaltem Wasser weder quellbar noch löslich ist, bei einem Feuchtigkeitsgehalt von 20 % drei Stunden behandelt. Von dem anfallenden Produkt gehen 54 % nicht mehr durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,25 mm, während die oxydierte Stärke vollständig hindurchgeht.
Das Endprodukt löst sich in 25 % iger Konzentration in kaltem Wasser.
Eine 25 % ige Lösung in n kaltem Wasser ändert ihre Viskosität auch nach zwei Wochen nicht, während ein gekochtes Produkt in der gleichen Konzentration aus einem mit der gleichen Menge Wasserstoffperoxyd oxydierten, aber sonst nicht weiter verarbeiteten Material schon innerhalb von 24 Stunden eine krümelige Masse ergibt.
Beispiel 3:
300g eines Esters von Kartoffelstärke mit un zerstörter Kornstruktur, der in kaltem Wasser weder quellbar noch löslich ist und einem Gehalt von 1 % Azetylgruppen aufweist, wird der Behandlung des Beispiels 1 bei einem Feuchtigkeitsgehalt von 19 % unterworfen. Das fertige Produkt enthält 61% an Körnchen zwischen 0,25 mm und 0,1 mm Grösse, während die Körnchen des Ausgangsesters alle kleiner sind als 0,1 mm. Das Produkt löst sich in kaltem Wasser in einer Konzentration von 10 %.
Eine Lösung in kaltem Wasser in einer Konzentration von 10 %, bezogen auf das absolute Trockengewicht, ver ändert ihre Konsistenz nach 7 Tagen nicht, während ein gekochtes Produkt der gleichen Konzentration eines nicht behandelten Esters schon nach einem Tag ein festes Gel bildet.
Beispiel 4:
300 g ungelatinierte, mit Monochloressigsäure verätherte Kartoffelstärke werden der Behandlung des Beispiels 1 drei Stunden lang unterworfen. Die Körner des Ausgangsesters sind kleiner als 0,1 mm und sind in kaltem Wasser weder quellbar noch löslich. 10 % des Endproduktes gingen nicht durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,25 mm und 74 % nicht durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,1 mm. Das Endprodukt löst sich in kaltem Wasser in einer 10 % igen Konzentration und ist noch nach 7 Tagen sehr dünnflüssig. Der Feuchtigkeitsgehalt des Kartoffelstärkeäthers vor der Behandlung betrug 15 %.
Beispiel 5:
Mit Salzsäure abgebaute Stärke mit unveränderter Kornstruktur, einer Körnchengrösse kleiner als 0,1 mm, die in kaltem Wasser weder quellbar noch lösbar ist und einen Feuchtigkeitsgehalt von 22,5 % aufweist, wird in einem Kollergang unter einem Druck von 300 kg/cm behandelt. Das erhaltene Produkt besteht aus Schuppen mit einem Querschnitt von etwa 15 mm und einer Dicke von etwa 3 mm.
Nach dem Feinmahlen kann das Produkt mit 4 Teilen kaltem Wasser angerührt werden, wobei es zu einer kurzen pastenartigen Masse quillt.